VR虚拟现实三维技术项目解决方案
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• 1965年，Ivan Sutherland博士发表“The Ul-timate Display” 一文，提出了一种全新的图形显示技术。
• 1989年，美国VPL 公司的创建人之一Jaron Lanier 提出 Virtual Reality的说法。
虚拟现实简介
虚拟现实（Virtual Reality，VR），（又称作 灵境，幻真）就是采用计算机技术生成一个 逼真的视觉、听觉、触觉、嗅觉及味觉等虚 拟的感观世界，用户可以直接用人的技能和 智慧对这个生成的虚拟实体进行考察和操作。
• 2004年，日本日立公司生产出可以实时生成三维 图像的3D显示设备transport，在360度的任何角度 都能看到它显示的立体图像。
• 夏普公司从2003年开始已经卖了上百万部带立体 显示屏的手机
• 2006年，philips公司推出了20英寸和42英寸可 2D/3D转换的LCD自动立体显示器。
VR虚拟现实三维技术项目 解决方案
内容提纲 1 2 3 4 5 6
虚拟现实简介 三维立体显示技术 三维空间的数据模型 三维空间的拓扑关系 三维建模系统及方法 三维在GIS上的应用及趋势
虚拟现实简介
• 世界上首个具有虚拟现实思想的装置是由Mor-ton Heilig在 1962年研制成功的，它是一种被称之为Sensorma的具有多种感 官刺激的全景式立体电影设备。
三维空间的数据模型 • 三维空间的数据模型
三维空间数据模型
三维空间数据模型的研究现状 • Bak和Mill提出一个典型的地学资源管理系统(GRMS)。 • Rongxing Li提出了一个基于多种表示的三维GIS系统。 • Molenaar提出了一个形式化三维数据结构(FormalData Strcture(FDS)),定义了一个三维矢量数
分光技术是用偏光滤镜或偏光片滤除特定角度偏振光以外的所有光， 让0度的光只进入右眼，90度的光只进入左眼。这种眼镜是由两片液晶片组 成，也用于3D 影院中，但是长时间佩戴眼镜会有酸胀感，头也会晕。
眼镜和头盔显示技术
• 分时技术
利用双眼视觉的继时显示特性，将两套画面在不同时间播放，将 两套画面以极快的速度切换，在人的视觉暂留特性的作用下合成 连续的画面，这种眼镜目前也称为液晶快门眼镜。
虚拟现实简介
虚拟现实系统
沉浸性
多感知性
虚拟现实
真实性
构想性
交互性
虚拟现实简介
虚拟现实系统
组成
虚拟境界 生成设备
感知设备
跟踪设备
交互设备
虚拟现实简介
简易型 沉浸型 共享型
虚拟现实系统
三维立体显示技术
• 三维立体显示技术
三维立体显示技术
• 眼镜和头盔显示技术 • 自动分光立体显示技术 • 体三维立体技术 • 研究动向
三维空间数据模型
• 面片结构是用不同形状的面片近似表示一个 对象的表面。面片的形状有正方形、规则三角形、不规则三角形 （TIN）和泰森多边形等。
三维空间数据模型
• 边界表示是一个分级表示方法，空间的任一对象可以分解为4类 元素的组合，即点、线、面和体。每一类元素由几何数据、分类 标志以及与其他类元素的相互关系（拓扑关系）来描述。
自动分光立体显示技术
自动分光立体显示技术
体三维立体技术 这是一种真正能够实现动态效果的3D技术！
它是利用可见光的产生、吸收或散射来激励透明 体内的物质，从而形成类似于空间像素的体素， 众多体素聚集在一起，就形成了三维空间的三维 图像。
研究动向 • 美国Actuality systems 公司在2003年美国HIMSS 2003上介绍了立体图像显示系统“perspecta 3D system”
之间的五组拓扑关系。 • 李清泉、李德仁针对城市、海洋等领域的应用,发展了三种不同的空间模型的集成方法,一种
是用于城市三维构模基于不规则三角网(TIN)的集成模型,第二种是用于地质、海洋等领域,基 于八叉树和四面体格网的混合模型,第三种是具有一般性矢量栅格集成的三维空间数据模型。
三维空间数据模型 • 单一三维数据模型
• 头盔显示器
头盔显示其安装有两个小型显示器在人的眼前，分别为左右眼提 供具有双目视差的不同图像。同时遮挡住外部的光线和视野，会 有很强的沉浸感。
眼镜和头盔显示技术 分色眼镜
分光眼镜
自动分光立体显示技术
近年来，不需要佩戴眼镜也能看3D立体效果的自动分光立体 显示器已经进入了市场。这里介绍两种前置分光器件的方式： • 柱透镜法 • 视差屏障法
眼镜和头盔显示技术
• 分色技术
分色技术是利用人类能感知红蓝绿三原色的机理，使进入左右眼的光 谱不同，从而产生双眼视差来产生立体感的眼。主要使用3D 眼镜实现对图 像的分色。
目前主要应用于3D影院，这种制造相对简单，在一些DVD等影像制品 中也附带这种眼镜，在任何色彩显示器上都可以播放。
• 分光技术
据模型和三维拓扑关系。 • 龚健雅提出了一个以矿山应用为背景的矢量与栅格集成面向对象的三维数据模型,并进一步
将面向对象的数据模型扩充到时间维。 • Victor和Pilout Metal提出了一个基于点四面体格网(Tetra-hedra Network(TEN))的三维矢量数据
模型。 • 李青元从矿山与地质领域的应用出发,提出了三维矢量结构GIS的结点、边、环、曲面片、体
三维空间数据模型
• 不规则四面体结构（TEN）是不规则三角形结构(TIN)向3D的扩展, 以四面体作为最基本体素来描述对象.这种结构是以连接但不重叠 的不规则四面体构成格网.
三维空间数据模型
• 3D栅格是一个紧密排列充满3D空间的阵列,其元素值wenku.baidu.com0或1,1表示 对象占有,0表示空。
三维空间数据模型
• 八叉树结构是2D四叉树结构在空间的扩展,用层次式的3D空间子 区域划分来代替大小相等,规则排列的3D栅格。
三维空间数据模型
• 结构实体几何法是用预先定义好的具有一定形状的基本体素的组 合来表示对象，体素之间的关系包括几何变换和布尔操作。
三维空间数据模型
• 格网结构是DEM中常用的一种结构，地形表面被划分成规则的格 网，每个格网点上有一个高程值相对应，其基本元素是一个点， 主要用于DEM中等高线的2.5D表示。
三维空间数据模型
• 形状结构通过对象表面点的斜率来描述，基本元素是表面上各单 元所对应的法线向量。主要用于表面的3D重建。
• 1989年，美国VPL 公司的创建人之一Jaron Lanier 提出 Virtual Reality的说法。
虚拟现实简介
虚拟现实（Virtual Reality，VR），（又称作 灵境，幻真）就是采用计算机技术生成一个 逼真的视觉、听觉、触觉、嗅觉及味觉等虚 拟的感观世界，用户可以直接用人的技能和 智慧对这个生成的虚拟实体进行考察和操作。
• 2004年，日本日立公司生产出可以实时生成三维 图像的3D显示设备transport，在360度的任何角度 都能看到它显示的立体图像。
• 夏普公司从2003年开始已经卖了上百万部带立体 显示屏的手机
• 2006年，philips公司推出了20英寸和42英寸可 2D/3D转换的LCD自动立体显示器。
VR虚拟现实三维技术项目 解决方案
内容提纲 1 2 3 4 5 6
虚拟现实简介 三维立体显示技术 三维空间的数据模型 三维空间的拓扑关系 三维建模系统及方法 三维在GIS上的应用及趋势
虚拟现实简介
• 世界上首个具有虚拟现实思想的装置是由Mor-ton Heilig在 1962年研制成功的，它是一种被称之为Sensorma的具有多种感 官刺激的全景式立体电影设备。
三维空间的数据模型 • 三维空间的数据模型
三维空间数据模型
三维空间数据模型的研究现状 • Bak和Mill提出一个典型的地学资源管理系统(GRMS)。 • Rongxing Li提出了一个基于多种表示的三维GIS系统。 • Molenaar提出了一个形式化三维数据结构(FormalData Strcture(FDS)),定义了一个三维矢量数
分光技术是用偏光滤镜或偏光片滤除特定角度偏振光以外的所有光， 让0度的光只进入右眼，90度的光只进入左眼。这种眼镜是由两片液晶片组 成，也用于3D 影院中，但是长时间佩戴眼镜会有酸胀感，头也会晕。
眼镜和头盔显示技术
• 分时技术
利用双眼视觉的继时显示特性，将两套画面在不同时间播放，将 两套画面以极快的速度切换，在人的视觉暂留特性的作用下合成 连续的画面，这种眼镜目前也称为液晶快门眼镜。
虚拟现实简介
虚拟现实系统
沉浸性
多感知性
虚拟现实
真实性
构想性
交互性
虚拟现实简介
虚拟现实系统
组成
虚拟境界 生成设备
感知设备
跟踪设备
交互设备
虚拟现实简介
简易型 沉浸型 共享型
虚拟现实系统
三维立体显示技术
• 三维立体显示技术
三维立体显示技术
• 眼镜和头盔显示技术 • 自动分光立体显示技术 • 体三维立体技术 • 研究动向
三维空间数据模型
• 面片结构是用不同形状的面片近似表示一个 对象的表面。面片的形状有正方形、规则三角形、不规则三角形 （TIN）和泰森多边形等。
三维空间数据模型
• 边界表示是一个分级表示方法，空间的任一对象可以分解为4类 元素的组合，即点、线、面和体。每一类元素由几何数据、分类 标志以及与其他类元素的相互关系（拓扑关系）来描述。
自动分光立体显示技术
自动分光立体显示技术
体三维立体技术 这是一种真正能够实现动态效果的3D技术！
它是利用可见光的产生、吸收或散射来激励透明 体内的物质，从而形成类似于空间像素的体素， 众多体素聚集在一起，就形成了三维空间的三维 图像。
研究动向 • 美国Actuality systems 公司在2003年美国HIMSS 2003上介绍了立体图像显示系统“perspecta 3D system”
之间的五组拓扑关系。 • 李清泉、李德仁针对城市、海洋等领域的应用,发展了三种不同的空间模型的集成方法,一种
是用于城市三维构模基于不规则三角网(TIN)的集成模型,第二种是用于地质、海洋等领域,基 于八叉树和四面体格网的混合模型,第三种是具有一般性矢量栅格集成的三维空间数据模型。
三维空间数据模型 • 单一三维数据模型
• 头盔显示器
头盔显示其安装有两个小型显示器在人的眼前，分别为左右眼提 供具有双目视差的不同图像。同时遮挡住外部的光线和视野，会 有很强的沉浸感。
眼镜和头盔显示技术 分色眼镜
分光眼镜
自动分光立体显示技术
近年来，不需要佩戴眼镜也能看3D立体效果的自动分光立体 显示器已经进入了市场。这里介绍两种前置分光器件的方式： • 柱透镜法 • 视差屏障法
眼镜和头盔显示技术
• 分色技术
分色技术是利用人类能感知红蓝绿三原色的机理，使进入左右眼的光 谱不同，从而产生双眼视差来产生立体感的眼。主要使用3D 眼镜实现对图 像的分色。
目前主要应用于3D影院，这种制造相对简单，在一些DVD等影像制品 中也附带这种眼镜，在任何色彩显示器上都可以播放。
• 分光技术
据模型和三维拓扑关系。 • 龚健雅提出了一个以矿山应用为背景的矢量与栅格集成面向对象的三维数据模型,并进一步
将面向对象的数据模型扩充到时间维。 • Victor和Pilout Metal提出了一个基于点四面体格网(Tetra-hedra Network(TEN))的三维矢量数据
模型。 • 李青元从矿山与地质领域的应用出发,提出了三维矢量结构GIS的结点、边、环、曲面片、体
三维空间数据模型
• 不规则四面体结构（TEN）是不规则三角形结构(TIN)向3D的扩展, 以四面体作为最基本体素来描述对象.这种结构是以连接但不重叠 的不规则四面体构成格网.
三维空间数据模型
• 3D栅格是一个紧密排列充满3D空间的阵列,其元素值wenku.baidu.com0或1,1表示 对象占有,0表示空。
三维空间数据模型
• 八叉树结构是2D四叉树结构在空间的扩展,用层次式的3D空间子 区域划分来代替大小相等,规则排列的3D栅格。
三维空间数据模型
• 结构实体几何法是用预先定义好的具有一定形状的基本体素的组 合来表示对象，体素之间的关系包括几何变换和布尔操作。
三维空间数据模型
• 格网结构是DEM中常用的一种结构，地形表面被划分成规则的格 网，每个格网点上有一个高程值相对应，其基本元素是一个点， 主要用于DEM中等高线的2.5D表示。
三维空间数据模型
• 形状结构通过对象表面点的斜率来描述，基本元素是表面上各单 元所对应的法线向量。主要用于表面的3D重建。